Biologicheski_aktivnye_veshchestva

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Учебно-методический комплекс по дисциплине ’’Биологически активные вещества‘‘ представляет собой целостную совокупность разновидностей учебных материалов, необходимых для проведения всех видов занятий по данной дисциплине, являющейся одной из фундаментальных в подготовке студентов направления специальности 1 31 01 02 ’’Биохимия‘‘.

Целью учебной дисциплины является формирование у студентов системы представлений о многообразии биологически активных соединений и их роли в метаболизме растений, животных и человека.

Задачи учебной дисциплины:

-сформировать представления об основных классах биологически активных соединений;

-определить роль основных представителей каждого класса биологически активных соединений в эффективном функционировании живого организма, а также адаптации организма к эндогенным и экзогенным факторам;

-расширить кругозор будущих специалистов в предметной области биохимии;

-развивать эвристическое мышление у студентов на основе понимания биологической активности для поиска путей практического использования полученных знаний.

Изучение курса предусматривает чтение лекций, проведение практических занятий и сдачу зачёта.

В соответствии с учебными планами по дисциплине ”Биологически активные вещества“ предусмотрено всего: 108 часов, из них – 46 часов аудиторных (10 УСР), в том числе лекционных – 36 ч (26 л + 10 УСР),

практических занятий – 10 ч.

Для проведения лекций, практических занятий, а также управляемой самостоятельной работы студентов используются ресурсы библиотеки, дистанционного обучения (MOODLE, ТIMЕS и др. современные информационно-коммуникативные ресурсы).

Форма получения высшего образования на первой ступени – дневная. Трудоемкость учебной дисциплины составляет 3 зачетные единицы. Формы текущей аттестации по дисциплине: устный и письменный

опрос, тестирование, написание и защита рефератов. Форма итогового контроля знаний − зачет.

К сдаче зачета допускаются студенты, успешно выполнившие программу по дисциплине.

Контроль усвоения знаний: оценка учебных достижений студентов осуществляется по 10-балльной шкале, утвержденной Министерством образования Республики Беларусь, в соответствии с критериями оценки результатов учебной деятельности обучающихся в учреждениях высшего образования (Письмо Министерства образования Республики Беларусь от

28.05.2013 г. № 09-10/53-ПО).

3

Целью создания электронного учебно-методического комплекса (ЭУМК) является систематизация материала, необходимого для реализации требований образовательных программ и образовательных стандартов высшего образования.

Внем обозначены основные вопросы по изучаемому курсу, указана литература, необходимая для углубления и расширения объема знаний, полученных на лекциях и взятых из данного комплекса.

ЭУМК состоит из следующих разделов: пояснительной записки, теоретического и практического разделов, блока контроля знаний, вспомогательного раздела, в которых отражен весь объём материала, необходимого для квалифицированного проведения лекционных и практических занятий на высоком методическом уровне и объективной оценки полученных знаний.

Теоретический материал содержит разделы, в которых последовательно и логично выстроены и подробно изложены все основные положения дисциплины ”Биологически активные вещества“. Курс лекций содержит сведения об основных теоретических понятиях курса, о веществах первичного

ивторичного синтеза, а также о практическом использовании биологически активных веществ. Теоретический раздел позволяет устранить пробелы в теоретическом материале и компенсировать дефицит качественной учебной литературы и существенно облегчить работу студентов.

Практический раздел содержит рекомендации студентам по подготовке к практическим занятиям, формулировки практических заданий. Темы и цели занятий по содержанию полностью соответствуют целям, задачам и тематическим разделам учебной программы и обеспечивают приобретение знаний и компетенций, способствуют формированию необходимых профессиональных умений и навыков.

Враздел контроля знаний отнесены контрольные материалы (вопросы к зачету), охватывающие весь учебный материал для проверки усвоения информации студентами.

Вспомогательный раздел содержит учебную программу, которая обеспечивает организацию учебного процесса, перечень учебной, учебнометодической литературы, справочные материалы, помогающие студентам в освоении учебной дисциплины ”Биологически активные вещества“.

Успешность изучения дисциплины обеспечивается за счет логики подачи материала, подбора и порядка тем практических занятий, системы форм контроля и качества учебной литературы.

4

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

ПЛАН ЛЕКЦИЙ

Раздел 1 Теоретические основы раздела

1.1Введение.

1.2Классификации биологически активных соединений.

Раздел 2 Вещества первичного синтеза

2.1 Витамины.

2.2 Биологически активные аминокислоты.

2.3 Биологически активные пептиды, белки.

2.4 Гормоны.

2.5 Ферменты.

Раздел 3 Вещества вторичного синтеза

3.1 Фенольные соединения.

3.2 Алкалоиды.

3.3 Гликозиды. Терпены.

3.4 Биогенные амины. Индоламины.

3.5 Простагландины.

3.6 Полисахариды.

3.7 Каротиноиды. Кумарины. Хромоны.

3.8 Другие биологически активные соединения.

Раздел 4 Практическое использование БАВ

4.1 Выделение и очистка биологически активных веществ.

4.2 Активность биологически активных веществ.

5

РАЗДЕЛ 1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗДЕЛА

1.1 ВВЕДЕНИЕ

Выделение биологически активных веществ в особую группу соединений обсуждалось на специальной сессии медико-биологического отделения Академии медицинских наук СССР в 1975 году.

Биологически активные вещества имеют крайне разнообразные физиологические функции. По своему происхождению БАВ делятся на биогенные и абиогенные.

Биологически активные вещества (БАВ) – химические вещества,

обладающие при небольших концентрациях высокой физиологической активностью по отношению к определённым группам живых организмов (в первую очередь – по отношению к человеку, а также по отношению к растениям, животным, грибам и пр.) или к отдельным группам их клеток. Физиологическая активность веществ может рассматриваться как с точки зрения возможности их медицинского применения, так и с точки зрения поддержания нормальной жизнедеятельности человеческого организма либо придания группе организмов особых свойств (таких, например, как повышенная устойчивость культурных растений к болезням).

БАВ – ферменты, гормоны, витамины, антибиотики, стимуляторы роста (ауксины, гиббереллины, кинины), гербициды, инсектициды, биогенные стимуляторы (содержащие некоторые дикарбоновые и гуминовые кислоты, аргинин, аммиак, микроэлементы), простагландины, нейромедиаторы, пирогены и т. д.

1.2 КЛАССИФИКАЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Выделяют несколько групп биологически активных веществ: гормоны, феромоны, витамины, алкалоиды, антибиотики и др. Вещества, входящие в состав той или иной группы, могут иметь разное химическое строение, однако выполняют сходные функции. Именно поэтому в основе классификации БАВ лежит их биологическая роль, а не химическая природа.

Все БАВ разделяют: на эндогенные и экзогенные.

Эндогенные БАВ

К эндогенным БАВ можно отнести: белки, жиры, углеводы, аминокислоты, витамины, ферменты, гормоны, красители.

Белки – природные полимеры, молекулы которых построены из остатков аминокислот. По своему строению белки делятся на простые и сложные.

Протеины представляют собой простые белки. К ним относятся альбумины, глобулины, глютемины.

Протеиды относятся к сложным белкам, которые кроме белковых макромолекул содержат в своем составе небелковые молекулы. К ним относятся нуклепротеиды (кроме белка содержат нуклеиновые кислоты), липопротеиды (кроме белка содержат липиды), фосфолипиды (кроме белка содержат фосфорную кислоту).

6

Липиды – это сложная смесь органических соединений с близкими физико-химическими свойствами, которые участвуют в построении клеточных мембран. Являются обязательным компонентом клетки. Их общий признак – наличие в молекуле длинноцепочечных углеводородных радикалов и сложноэфирных группировок.

Углеводы образуются в растениях в пластидах в процессе фотосинтеза под действием квантов солнечной энергии из углекислого газа, воды, минеральных солей благодаря ассимиляции хлорофилла. По химическому строению углеводы делятся на моносахариды и полисахариды.

Аминокислоты – органические соединения, в молекуле которых одновременно содержатся карбоксильные и аминные группы. Они являются основным элементом для построения всех белков животных и растительных организмов.

Витамины – низкомолекулярные органические вещества, обладающие высокой биологической активностью и выполняющие роль биорегуляторов. Биологическая активность витаминов определяется тем, что они в качестве активных групп входят в состав каталитических центров ферментов или являются переносчиками функциональных групп. Жирорастворимые витамины хорошо растворяются в органических растворителях. К ним относятся витамины групп A, D, Е, F. Для таких витаминов характерно наличие в молекуле гидрофобных заместителей. Водорастворимые витамины хорошо растворимы в воде. К ним относятся витамины групп С, В и др.

Ферменты или энзимы – биокатализаторы белковой природы, ускоряющие обмен веществ в клетках и имеющие молекулярную массу от

15 000 до 1 000 000.

Фитогормоны – вещества, которые синтезируются в растениях в процессе обмена веществ, транспортируются по ним и способны вызывать ростовые или формативные эффекты (деформации), так называемые регуляторы роста и развития растений, или фиторегуляторы.

Лекарственные препараты являются биологически активными веществами эндоили экзогенной природы, законодательно разрешенные для профилактики и лечения заболеваний человека. Эти вещества при определенных концентрациях должны оказывать четко выраженные бактерицидное, антисептическое, наркотическое, дезинфицирующее и другие действия.

Лекарственное средство состоит из лекарственного вещества (фармацевтической субстанции) и вспомогательных веществ, специфичных для каждой лекарственной формы, а также из первичной, вторичной упаковки (контейнера), листка-вкладыша (инструкции). Имеет четко установленный срок годности.

Лекарственное вещество (фармацевтическая субстанция) – вещество или комбинация нескольких веществ природного, синтетического или биотехнологического происхождения, обладающие фармакологической активностью, используемые для промышленного производства или аптечного изготовления лекарственных средств. Фармакологическая активность –

7

способность вещества или комбинации нескольких веществ изменять состояние и функции живого организма.

Фармакологическое средство (клинический образец) – это вещество или смесь веществ с установленной фармакологической активностью, которые являются объектом клинических испытаний.

Лекарственный препарат – лекарственное средство в виде лекарственной формы. Лекарственная форма – состояние лекарственного препарата, соответствующее способам его введения и применения и обеспечивающее достижение необходимого эффекта. Любой лекарственный препарат характеризуется следующими показателями: качество – это совокупность свойств и характеристик фармацевтической субстанции и лекарственного препарата, обеспечивающая их пригодность целевому назначению в соответствии с нормативными требованиями; эффективность – совокупность характеристик, обеспечивающих достижение профилактического, диагностического или лечебного эффекта, или восстановление, коррекцию или модификацию физиологической функции; безопасность – оценка положительных терапевтических эффектов лекарственного препарата по отношению к рискам, связанным с его применением (понятие риска включает любой риск, связанный с качеством, безопасностью и эффективностью препарата по отношению к здоровью пациента или населения).

Галеновые препараты – группа лекарственных средств, получаемых из растительного сырья путём вытяжки (экстракции). Чаще всего это настойки (спиртовые или водно-спиртовые вытяжки) или экстракты (сгущенные вытяжки). Из растительного сырья готовят также водные вытяжки – настои или отвары, в том числе настои из нескольких видов растительного сырья – сборы, или чаи. Так, например, в желчегонный чай входят в определённых пропорциях цветки бессмертника, листья вахты и мяты, плоды кориандра. В этих случаях химические компоненты нескольких растений действуют совместно, дополняя

иусиливая лечебный эффект. Принимаются почти исключительно внутрь, что отличает их от новогаленовых препаратов.

Новогаленовые (максимально очищенные экстракционные) препараты – это фитопрепараты, содержащие в своем составе комплекс действующих веществ в их нативном (природном) состоянии, максимально освобожденный от балластных веществ. Почти полное отсутствие балластных веществ существенно отличает эту группу препаратов от галеновых препаратов. Новогаленовы препараты имеют следующие преимущества: повышенная стабильность препаратов; устранение побочного, вредного действия препарата; возможность применять препараты для инъекций.

Гормоны – биологически активные вещества, которые вырабатываются специализированными клетками, тканями и органами (прежде всего – железами внутренней и смешанной секреции) и оказывают воздействие на другие клетки, ткани и органы (мишени). Гормоны обнаружены у большинства многоклеточных организмов: животных, растений, грибов и др. Они участвуют в регуляции практически всех процессов жизнедеятельности, в том числе роста

ииндивидуального развития. Гормоны обладают высокой активностью – даже

8

в очень малых концентрациях они оказывают сильное воздействие на процессы, протекающие в организме.

Кроме гормонов в организме человека образуется и действует группа веществ, обладающих свойствами гормонов, так называемые гормоноподобные вещества. Наиболее важными среди них являются простагландины.

Простагландины являются производными С20-полиеновых (полиненасыщенных) жирных кислот. Они образуются в клетках всех органов и тканей организма человека за исключением эритроцитов. Это короткоживущие соединения, образующиеся в небольших количествах по мере надобности и оказывающие биологический эффект по месту своего образования. Простагландины обладают широким спектром биологического действия и очень высокой биологической активностью (миллионной доли грамма достаточно для проявления их эффекта). Различные простагландины могут оказывать на обменные процессы и функции тканей противоположные эффекты.

Экзогенные БАВ

К экзогенным можно отнести:

•колины – органические соединения, выделяемые высшими растениями через корневую систему, вызывающие угнетение низших растений;

•фитонциды – летучие органические соединения, выделяемые высшими растениями в атмосферный воздух, вызывающие гибель патогенных микроорганизмов;

•антибиотики – органические вещества - продукты жизнедеятельности микроорганизмов в процессе обмена веществ, выделяющиеся в окружающую среду или накапливающиеся внутри клетки, подавляющие или угнетающие другие виды микроорганизмов;

•маразмины – органические вещества, выделяемые микроорганизмами, вызывающие угнетение низших растений.

Воздействие одних живых организмов на другие за счет продуцирования БАВ называется аллелопатией.

Микотоксины – биологически активные вещества, вырабатываемые грибами (рода Fusarium, Aspergillus и др.) в процессе обмена веществ, которые выделяются в организм высших растений (злаковых) при их совместном развитии, и вызывающие заболевание последних. Опасность микотоксинов связана с их устойчивостью при хранении, термической обработке, способностью быстро распространяться в органах и тканях организма, вызывая ингибирование синтеза белка, поражение сердечнососудистой системы, клеток костного мозга, лимфатических узлов. Многие микотоксины обладают канцерогенными свойствами.

Душистые вещества – органические вещества, обладающие характерным приятным запахом.

Природные душистые вещества представляют сложные смеси различных веществ, чаще всего представлены эфирными маслами (розовое, гераниевое, лавандовое), экстрагированные из цветков растений. Душистые вещества используют для получения косметических и парфюмерных композиций. Как

9

правило, эти экстракты содержат сложные смеси различных веществ. Для получения стойких парфюмерных композиций необходимы стабилизаторы запаха. К природным стабилизаторам запаха относятся мускусные препараты.

Также БАВ классифицируют:

1. По действию на организм

С учетом взаимодействия с организмом БАВ разделяют как:

•биоинертные, которые не усваиваются организмом (целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин, кремнийорганические полимеры, поликарбонат и др.);

•биосовместимые, которые медленно растворяются или ферментируются

ворганизме (спирт, полиэтиленоксид, водорастворимые эфиры целлюлозы и др.);

•бионесовместимые, которые вызывают поражение ткани организма (полиантрацены, некоторые полиамиды и многие др.);

•биоактивные направленного действия (винилин, полимеры в сочетании с лекарственными веществами).

Биоинертные и биосовместимые вещества широко используются в производстве лекарств как вспомогательные вещества, а также для получения тары, упаковочных и конструкционных материалов и др.

2. По токсичности

В зависимости от степени токсичности БАВ разделяют на: обычные вещества, сильнодействующие и ядовитые.

Проявление токсичности зависит от концентрации (дозы) БАВ, путей поступления в организм, чувствительности последнего, поведения БАВ в организме и других факторов (например, ядовитые вещества используются как лекарство в определенных дозах).

3. По происхождению

БАВ бывают природные и синтетические.

Природные БАВ образуются в процессе жизнедеятельности живых организмов. Они могут образовываться в процессе обмена веществ, выделяться

вокружающую среду (экзогенные) или накапливаться внутри организма

(эндогенные).

10